(2017·黑龙江大庆实验中学高二期中)真空室中有如图甲所示的装置,电极K持续发出的电子(初速不计)经过电场加速后,从小孔O沿水平放置的偏转极板MN的中心轴线OO射入。MN板长均为L,间距为d,偏转极板右边缘到荧光屏P(足够大)的距离为S。M、N两板间的电压UMN随时间t变化的图线如图乙所示。调节加速电场的电压,使得每个电子通过偏转极板MN间的时间等于图乙中电压UMN的变化周期T。已知电子的质量、电荷量分别为m、e,不计电子重力。

(1)求加速电场的电压U1

(2)欲使不同时刻进入偏转电场的电子都能打到荧光屏P上,乙中电压U2的范围;

(3)证明在(2)问条件下电子打在荧光屏上形成亮线的长度与距离S无关。

 

(2017·湖北襄阳五中高二月考)如图甲所示,A、B是两水平放置的足够长的平行金属板,组成偏转匀强电场,B板接地。A板电势随时间变化情况如图乙所示,C、D两平行金属板竖直放置,中间有正对两孔O1′和O2,两板间电压为U2,组成减速电场。现有一带负电粒子在t=0时刻以一定初速度沿AB两板间的中轴线O1O1′进入,并能从O1′沿O1′O2进入C、D间,刚好到达O2孔,已知带电粒子带电荷量为–q,质量为m,不计其重力。求:

(1)该粒子进入A、B的初速度v0的大小;

(2)A、B两板间距的最小值和A、B两板长度的最小值。

 

(2017·新疆哈密二中高二期中)如图甲所示,在xOy坐标系中,两平行金属板如图放置,ODx轴重合,板的左端与原点O重合,板长L=2 m,板间距离d=1 m,紧靠极板右侧有一荧光屏。两金属板间电压UAO随时间的变化规律如图乙所示,已知U0=1×103 V,变化周期T=2×10–3 s,t=0时刻一带正电的粒子从左上角A点,以v0=1×103 m/s的速度平行于AB边射入板间,粒子电荷量q=1×10–5 C,质量m=1×10–7 kg,不计粒子所受重力,求:

(1)粒子在板间运动的时间;

(2)粒子打在荧光屏上的纵坐标;

(3)粒子打到屏上的动能。

 

(2017·河南高二月考)真空室中有如图甲所示的装置,电极K持续发出的电子(初速度不计)经过电场加速后,从小孔O沿水平放置的偏转极板M、N的中心轴线射入。M、N板长均为L=0.20 m,间距为d=0.05 m,偏转极板右边缘到荧光屏P(足够大)的距离为S=0.10 m。若加速电压U1随时间t变化的图象如图乙所示,电子加速时间极短,可认为加速时电压不变,不计电子重力。当板间所加电压为某一值时,电子打到荧光屏上只有一个点。求:

(1)U2的大小;

(2)看到屏幕上的该点距中心点O'的距离。

 

(2017·福建厦门一中高三期中)相距很近的平行板电容器,在两板中心各开有一个小孔,如图甲所示,靠近A板的小孔处有一电子枪,能够持续均匀地发射出电子,电子的初速度为,质量为m,电量为–e,在AB两板之间加上如图乙所示的交变电流,其中;紧靠B板的偏转电压也等于,板长为L两极板间距为d,距偏转极板右端处垂直放置很大的荧光屏PQ,不计电子的重力和它们之间的相互作用,电子在电容器中的运动时间可以忽略不计。

(1)试求在0~kT与kT~T时间内射出B板电子的速度各是多大?

(2)在0~T时间内,荧光屏上有两个位置会发光,试求这两个发光点之间的距离。(结果又L、d表示)

 

(2017·湖北黄冈黄冈中学高三限时训)如图甲所示,真空中水平放置的相距为d的平行金属板板长为L,两板上加有恒定电压后,板间可视为匀强电场。在t=0时,将图乙中所示的交变电压加在两板上,这时恰有一个质量为m、电荷量为q的带电粒子从两板正中间以速度v0水平飞入电场.若此粒子离开电场时恰能以平行于两板的速度飞出(粒子重力不计),求:

(1)两板上所加交变电压的频率应满足的条件;

(2)该交变电压的取值范围。

 

(2017·湖北黄冈中学高三期中)两平行金属板间所加电压随时间变化的规律如图所示,大量质量为m、带电量为e的电子由静止开始经电压为U0的电场加速后连续不断地沿两平行金属板间的中线射入,若两板间距恰能使所有电子都能通过。且两极长度使每个电子通过两板均历时3t0,两平行金属板间距为d,电子所受重力不计,求:

(1)电子通过两板时侧向位移的最大值和最小值(答案用d表示);

(2)侧向位移最大和最小的电子通过两板后的动能之比。

 

(2017·福建师大附中高二期中)两块水平平行放置的导体板如图甲所示,大量电子(质量为m、电荷量为e)由静止开始,经电压为U0的电场加速后,连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间。当两板均不带电时,这些电子通过两板之间的时间为3t0;当在两板间加如图乙所示的周期为2t0、幅值恒为U0的周期性电压时,恰好能使所有电子均从两板间通过(不计电子重力)。问:

(1)这些电子通过两板之间后,侧向位移(垂直于射入速度方向上的位移)的最大值和最小值分别是多少?

(2)侧向位移分别为最大值和最小值的情况下,电子在刚穿出两板之间时的动能之比为多少?

 

(2017·河南新乡高三模拟)如图甲所示,A、B两块金属板水平放置,相距为d=0.6 cm,两板间加有一周期性变化的电压,当B板接地时,A板电势φA随时间变化的情况如图乙所示。现有一带负电的微粒在t=0时刻从B板中央小孔射入电场,若该带电微粒受到的电场力为重力的两倍,且射入电场时初速度可忽略不计。求:

(1)在0~~T和这两段时间内微粒的加速度大小和方向;

(2)要使该微粒不与A板相碰,所加电压的周期最长为多少(g=10m/s2)。

 

如图1所示,热电子由阴极飞出时的初速忽略不计,电子发射装置的加速电压为U0。电容器板长和板间距离均为L=20.0 cm,下极板接地。电容器右端到荧光屏的距离也是L=20.0 cm。在电容器两极板间接一交变电压,上极板的电势随时间变化的图象如图2所示。(每个电子穿过平行板的时间极短,可以认为电压是不变的)求:

(1)电子从加速电场飞出时的速度?

(2)在t=0.06 s时,电子从电容器右侧飞出时的竖直分位移?

(3)在t=0.06 s时刻,电子打在荧光屏上的何处?

(4)荧光屏上有电子打到的区间有多长?

(5)屏上的亮点如何移动?

 

如图甲所示,A、B是在真空中水平正对的两块金属板,板长L=40 cm,板间距d=24 cm,在B板左侧边缘有一粒子源,能连续均匀发射带负电的粒子,粒子紧贴B板水平向右射入,粒子的=1.0×108 C/kg,初速度v0=2×105 m/s,粒子重力不计。在A、B两板间加上如图乙所示的电压,周期T=2.0×10-6 s,t=0时刻A板电势高于B板电势,两板间电场可视为匀强电场,电势差U0=360 V,A、B板右侧边缘处有一个边界MN。求:

(1)带电粒子离开电场时的速度大小;

(2)带电粒子从电场射出到MN边界上的宽度Δy。

 

在如图甲所示的平面坐标系内,有三个不同的静电场:第一象限内有电荷量为Q的点电荷在O点产生的电场E1,第二象限内有水平向右的匀强电场E2(大小未知),第四象限内有方向水平、大小按图乙变化的电场E3,E3以水平向右为正方向,变化周期。一质量为m,电荷量为+q的离子从(-x0,x0)点由静止释放,进入第一象限后恰能绕O点做圆周运动。以离子经过x轴时为计时起点,已知静电力常量为k,不计离子重力。求:

(1)离子刚进入第四象限时的速度;

(2)E2的大小;

(3)当t=时,离子的速度;

(4)当t=nT时,离子的坐标。

 

如图1所示,水平放置的平行金属板A、B间距为d=20 cm,板长L=30 cm,在金属板的左端竖直放置一带有小孔的挡板,小孔恰好位于A、B中间,距金属板右端x=15 cm处竖直放置一足够大的荧光屏。现在A、B板间加如图2所示的方波形周期电压,有大量质量m=1.0×10–7 kg、电荷量q=2.0×10–2 C的带正电粒子以平行于金属板的速度v0=1.0×104 m/s持续射向挡板。已知U0=1.0×102 V,粒子重力不计。求:

(1)粒子在电场中的运动时间;

(2)t=0时刻进入的粒子离开电场时在竖直方向的位移;

(3)撤去挡板后荧光屏上的光带宽度。

 

(2016·北京卷)如图所示,电子由静止开始经加速电场加速后,沿平行于版面的方向射入偏转电场,并从另一侧射出。已知电子质量为m,电荷量为e,加速电场电压为。偏转电场可看作匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,板间距为d。

(1)忽略电子所受重力,求电子射入偏转电场时的初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy;

(2)分析物理量的数量级,是解决物理问题的常用方法。在解决(1)问时忽略了电子所受重力,请利用下列数据分析说明其原因。已知

(3)极板间既有静电场也有重力场。电势反映了静电场各点的能的性质,请写出电势的定义式。类比电势的定义方法,在重力场中建立“重力势”的概念,并简要说明电势和“重力势”的共同特点。

 

(2015·安徽卷)在xOy平面内,有沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E(图中未画出),由A点斜射出一质量为m,带电荷量为+q的粒子,BC是粒子运动轨迹上的两点,如图所示,其中l0为常数。粒子所受重力忽略不计。求:

(1)粒子从AC过程中电场力对它做的功;

(2)粒子从AC过程所经历的时间;

(3)粒子经过C点时的速率。

 

(2015·新课标全国卷)如图所示,一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子在匀强电场中运动,A、B为其运动轨迹上的两点。已知该粒子在A点的速度大小为v0,方向与电场方向的夹角为60°;它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°。不计重力。求A、B两点间的电势差。

 

(2017·重庆二外高二周清)如图所示,微粒A位于一定高度处,其质量m= kg,带电荷量q=+ C,质量未知的塑料长方体空心盒子B位于水平地面上,与地面间的动摩擦因数μ=0.1。B上表面的下方存在着竖直向上的匀强电场,场强大小 N/C,B上表面的上方存在着竖直向下的匀强电场,场强大小为0.5E,B上表面开有一系列略大于A的小孔,孔间距满足一定的关系,使得A进出B的过程中始终不与B接触,当A以的速度从孔1竖直向下进入B的瞬间,B恰以的速度向右滑行,设B足够长,足够高且上表面的厚度不计,取,A恰能顺次从各个小孔进出B,试求:

(1)从A第一次进入B至B停止运动的过程中,B通过的总路程s;

(2)B上至少要开多少个小孔,才能保证A始终不与B接触;

(3)从右到左,B上表面各相邻小孔之间的距离分别为多大?

 

(2017·广东汕头潮阳高二期中)如图所示,有一电子(电量用e表示)经电压U0加速后,进入两板间距为d,电压为U的平行金属板间。若电子从两板正中间射入,且正好能穿出电场,求:

(1)金属板AB的长度;

(2)电子穿出电场时的动能

 

(2017·福建福州八县一中高二联考)如图所示,极板A、B、K、P连入电路,极板PKAB之间分别形成电场,已知电源的电压恒为E=300 V,电阻R1=20 kΩ,R2=10 kΩ,AB两极板长L=6.0×10–2 m,电荷量q=–1.6×10–18 C、质量m=1.0×10–29 kg,从极板K中心经P、K间电场加速后,沿A、B中线进入电场中发生偏转,恰好从B板的右边缘飞出。(极板间电场可视为匀强电场且不考虑极板边缘效应,不计粒子重力)求:

(1)极板PK之间电压UPKAB之间电压UAB

(2)粒子刚进入偏转极板AB时速度v0

(3)两极板AB的间距d。

 

(2017·北京昌平区高三期末)如图所示,带有等量异种电荷平行金属板M、N竖直放置,M、N两板间的距离d=0.5 m。现将一质量m=1×10–2 kg、电荷量q=4×10–5 C的带电小球从两极板上方的A点以v0=4 m/s的初速度水平抛出,A点距离两板上端的高度h=0.2 m;之后小球恰好从靠近M板上端处进入两板间,沿直线运动碰到N板上的C点,该直线与曲线的末端相切。设匀强电场只存在于M、N之间,不计空气阻力,取g=10 m/s2。求:

(1)小球到达M极板上边缘B位置时速度的大小和方向;

(2)M、N两板间的电场强度的大小和方向;

(3)小球到达C点时的动能。

 

(2017·湖北黄冈中学高二周末考)如图所示,两平行金属板A、B长L=8 cm,两板间距离d=8 cm,A板比B板电势高300 V,一不计重力的带正电的粒子电荷量q=10–10 C,质量m=10–20 kg,沿电场中心线RD垂直电场线飞入电场,初速度v0=2×106 m/s,粒子飞出平行板电场后可进入界面MN、PS间的无电场区域。已知两界面MN、PS相距为12 cm,D是中心线RD与界面PS的交点。

(1)粒子穿过MN时偏离中心线RD的距离以及速度大小?

(2)粒子到达PS界面时离D点的距离为多少?

(3)设O为RD延长线上的某一点,我们可以在O点固定一负点电荷,使粒子恰好可以绕O点做匀速圆周运动,求在O点固定的负点电荷的电量为多少?(静电力常数k=9.0×109 N·m2/C2,保留两位有效数字)

 

(2017·山西大学附中高二期中)飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析。飞行时间质谱仪主要由脉冲阀、激光器、加速电场、偏转电场和探测器组成,探测器可以在轨道上移动以捕获和观察带电粒子。整个装置处于真空状态。加速电场和偏转电场电压可以调节,只要测量出带电粒子的飞行时间,即可以测量出其比荷。如图所示,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生不同价位的离子,自a板小孔进入a、b间的加速电场,从b板小孔射出,沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区,到达探测器。已知加速电场ab板间距为d,偏转电场极板M、N的长度为L1,宽度为L2。不计离子重力及进入a板时的初速度。

(1)设离子的比荷为k(k=q/m),当a、b间的加速电压为U1,在M、N间加上适当的电压U2,试求离子进入偏转电场时的初速度v;以及探测器偏离开中线的距离y。

(2)当a、b间的电压为U1时,在M、N间加上适当的电压U2,离子从脉冲阀P喷出到到达探测器的全部飞行时间为t。请推导出离子比荷k的表达式。

 

(2017·云南云天化中学高二期中)如图所示,虚线MN左侧有一场强为E1=E的匀强电场,在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为E2=2E的匀强电场,在虚线PQ右侧相距为L处有一与电场E2平行的屏。现将一电子(电荷量为e,质量为m)无初速度地放入电场E1中的A点,最后电子打在右侧的屏上,AO连线与屏垂直,垂足为O,电子重力忽略不计。求:

(1)电子从释放到打到屏上所用的时间;

(2)电子刚射出电场E2时的速度方向与AO连线夹角θ的正切值tan θ;

(3)电子打到屏上的点P′到点O的距离y。

 

(2017·北京大兴区高三统练)如图所示,水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接,圆弧的半径R=0.40 m。在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×l04 N/C。现有一质量m=0.l0 kg,电荷量q=8.0×l0–5 C的带电体(可视为质点)放在水平轨道上与B端距离s=1.0 m的位置,由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动,当运动到圆弧形轨道的C端时,速度恰好为零。试求此过程中取g=l0 m/s2):

(1)带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度大小;

(2)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力大小;

(3)带电体沿圆弧形轨道运动过程中,电场力和摩擦力对带电体所做的功各是多少。

 

如图所示,在竖直放置的铅屏A的右表面上贴着射线放射源P,已知射线实质为高速电子流,放射源放出粒子的速度v0=1.0m/s。足够大的荧光屏M与铅屏A平行放置,相距d =0.02 m,其间有水平向左的匀强电场,电场强度大小E=2.5N/C。已知电子电量e=1.6C,电子质量取m=9.0kg。求:

(1)电子到达荧光屏M上的动能;

(2)荧光屏上的发光面积。

 

如图所示,平行放置的金属板AB间电压为U0,中心各有一个小孔PQ,平行放置的金属板CD板长和板间距均为L,足够长的粒子接收屏MD板夹角为。现从P点处有质量为m、带电量为+q的粒子放出(粒子的初速度可忽略不计)。经加速后从Q点射出,贴着C板并平行C板射入CD电场(平行金属板外电场忽略不计,重力不计,

(1)粒子经加速后从Q点射出速度大小v;

(2)若在进入CD间电场好恰从D板边缘飞出,则CD间电压U1为多少?

(3)调节CD间电压(大小)使进入电场的粒子,不能打在粒子接收屏M上,则CD间电压U2的取值范围?

 

一束初速度不计的电子在经U的加速电压加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示。若板间距离d,板长l,偏转电极边缘到荧光屏的距离为L,偏转电场只存在于两个偏转电极之间。已知电子质量为m,电荷量为e,求:

(1)电子离开加速电场是的速度大小;

(2)电子经过偏转电场的时间;

(3)要使电子能从平行板间飞出,两个极板上最多能加多大电压?

(4)电子最远能够打到离荧光屏上中心O点多远处?

 

如图所示,质量为m,电荷量为e的电子,从A点以速度v0垂直于电场方向射入一个电场强度为E的匀强电场中,从B点射出电场时的速度方向与电场线成120°角,电子重力不计。求:

(1)电子在电场中的加速度大小a及电子在B点的速度大小vB

(2)A、B两点间的电势差UAB

(3)电子从A运动到B的时间tAB

 

(5分)某电视台娱乐节目,选手要从较高的平台上以水平速度跃出后,落在水平传送带上,已知平台与传送带高度差H=1.8 m,水池宽度x0=1.2 m,传送带A、B间的距离L0=20 m,由于传送带足够粗糙,假设人落到传送带上瞬间相对传送带静止,经过一个Δt=0.5 s反应时间后,立刻以a=2 m/s2恒定向右的加速度跑至传送带最右端

(1)若传送带静止,选手以v0=3 m/s的水平速度从平台跃出,求从开始跃出到跑至传送带右端经历的时间;

(2)若传送带以u=1 m/s的恒定速度向左运动,选手不从传送带左侧掉入水中,他从高台上跃出的水平速度v1至少多大?

 

(5分)如图甲所示,光滑平台右侧与一长为L=2.5 m的水平木板相接,木板固定在地面上,现有一小滑块以初速度v0=5 m/s滑上木板,恰好滑到木板右端停止。现让木板右端抬高,如图乙所示,使木板与水平地面的夹角,让滑块以相同的初速度滑上木板,不计滑块滑上木板时的能量损失,g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:

(1)滑块与木板之间的动摩擦因数μ;

(2)滑块从滑上倾斜木板到滑回木板底端所用的时间t。

 

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